一种低成本黑硅太阳能电池制作方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，涉及晶硅太阳能电池生产，包括：对硅片进行表面清洗和湿法制绒；利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P‑N结；在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al2O3层，实现黑硅的上表面钝化；在Al2O3层上使用PECVD沉积法沉积SiNX减反射层；在硅片的背面沉积SiO2和SiNx叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；在硅片背面钝化层上进行激光开槽；丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；高温烧结，形成黑硅太阳能电池。本发明专利技术解决了减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾，适合产业化。

【技术实现步骤摘要】
一种低成本黑硅太阳能电池制作方法
本专利技术涉及晶硅太阳能电池生产
，特别是涉及一种低成本黑硅太阳能电池制作方法。
技术介绍
硅在地球上的储存丰富，易提纯，耐高温，容易形成自然氧化物，具有良好的半导体绝缘层界面，因此晶体硅被大量的用于半导体集成电路领域，在光电器件中也大量应用。因为禁带宽度大，晶体硅不能吸收波长大于1100nm的光波，当入射光的波长大于1100nm时，硅探测器对光的吸收率和响应率将大大降低。为了解决硅的高反射率问题，技术人员法专利技术了制绒法和抗反射膜法。制绒法：在硅片表面用KOH（或NaOH）和乙醇混合液湿法制备，表面结构呈金字塔形，但是制绒方法对晶硅材料的晶向有要求，并且反射率随着入射角度变化剧烈。抗反射膜法：硅表面制备一层抗反射膜（SiO,ZnO,TiO或Si3N4）,而抗反射膜膜厚与入射光波长和抗反射膜的率有关，这就决定了抗反射膜只能起到有限光谱范围的抗反射作用，并且对入射光角度也有限制。降低表面反射率是提高晶硅电池效率的关键，20世纪90年代末，美国哈佛大学物理实验室教授用超短波、高强度激光脉冲扫描普通的硅片，经过500次脉冲扫描后，用肉眼看硅晶片呈黑色，研究人员将这种物质命名为“黑硅”。黑硅作为一种反射率很低的硅表面或硅基薄膜，具有奇特的光电性质，对近紫外-近红外波段的光（0.25-2.5um）几乎全部吸收特性。在2008年，以韩国公司为代表的设备厂家开始在中国推广RIE技术。一些一线电池厂家对该技术也进行过小批量评估，由于较高的工艺成本以及组件功率收益不理想，该技术最终没能推广成功。近两年，基于硅片厂家对金刚线切片技术导入的预期以及电池、组件技术的快速发展，RIE黑硅技术又逐渐进入业内技术人员的视野，同时，国产RIE设备也促进了该技术发展，但RIE设备的综合性价比始终制约着该技术的大规模推广。另外一种可大规模产业化的黑硅技术是湿法黑硅技术。早在2006年，德国的Stutzmann小组即提出了金属催化化学腐蚀的概念并在实验室进行了初步的研究；直到2009年，美国国家可再生能源实验室（NREL）的Branz博士提出了全液相黑硅制备方法，将湿法黑硅技术朝产业化方向又推进了一步。但是，他们一直未能解决好黑硅表面钝化难题，使得湿法黑硅技术一直停留在实验室阶段。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，包括以下步骤：S1、采用的衬底为N型掺镓硅基材，对硅片进行表面清洗和湿法制绒；S2、利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P-N结；S3、在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；S4、在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al2O3层，实现黑硅的上表面钝化；S5、在Al2O3层上使用PECVD沉积法沉积SiNX减反射层；S6、在硅片的背面使用PECVD沉积法沉积SiO2和SiNX叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；S7、在硅片背面钝化层上进行激光开槽；S8、丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；S9、高温烧结，形成黑硅太阳能电池。技术效果：本专利技术通过纳米微结构的优化以及后道工序匹配，解决了减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾，开发出一种适合产业化的稳定工艺流程，有利于控制成本、提高净收益。本专利技术进一步限定的技术方案是：前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S1，采用N型单晶硅片作为基底，电阻率控制在1-5ohmcm，制绒技术采用现有的金属离子催化刻蚀技术。前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S2，采用液态硼源为扩散源，温度为890-950℃，扩散时间为15-30min；扩散降温采用O2进行退火，O2流量为3000-10000sccm，退火温度为600-750℃，时间控制在20-40min，扩散方阻为60-150ohm/sq。前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S4，沉积的Al2O3钝化层的厚度为5-55nm。前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S5，沉积的SiNX减反射层的厚度为30-95nm，折射率在1.9-2.3。前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S6，SiO2和SiNX叠层钝化层，SiO2层折射率为2.4-2.7，厚度为2-10mm，SiNX层折射率为1.9-2.4，厚度为70-85nm。前所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，步骤S7，激光开槽图形为线阵列或点阵列，线阵列的刻蚀宽度为10-70μm，间距为0.05-2.5mm，点阵列的点直径为10-70μm，间距为0.1-3mm。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术中扩散时增加降温退火步骤，使得扩散后的硼原子与硅原子排列更加整齐，同时将悬挂的硅键进行钝化，具有更好的吸杂效果，开路电压提升2-3mV，短路电流增加30-50mA，大幅提升了电池片效率；（2）本专利技术中在硅片上表面增加了Al2O3钝化层，解决了黑硅表面钝化的难题，使黑硅电池表面的复合速率降低至50cm/sec以下；（3）本专利技术中硅片背表面使用SiO2和SiNX叠层钝化膜，不仅增强了钝化效果，降低了背表面的复合速率，同时使得背内反射从50%增加至85%，提高了对长波光的吸收能力，为硅片进一步变薄提供了技术保证；（4）本专利技术方法简单可行，成本较低，易于推广。具体实施方式本实施例提供的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，包括以下步骤：S1、采用的衬底为N型掺镓硅基材，对硅片进行表面清洗和湿法制绒；S2、利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P-N结；S3、在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；S4、在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al2O3层，实现黑硅的上表面钝化；S5、在Al2O3层上使用PECVD沉积法沉积SiNX减反射层；S6、在硅片的背面使用PECVD沉积法沉积SiO2和SiNX叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；S7、在硅片背面钝化层上进行激光开槽；S8、丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；S9、高温烧结，形成黑硅太阳能电池。步骤S1，采用N型单晶硅片作为基底，电阻率控制在1-5ohmcm，制绒技术采用现有的金属离子催化刻蚀技术。步骤S2，采用液态硼源为扩散源，温度为890-950℃，扩散时间为15-30min；扩散降温采用O2进行退火，O2流量为3000-10000sccm，退火温度为600-750℃，时间控制在20-40min，扩散方阻为60-150ohm/sq。步骤S4，沉积的Al2O3钝化层的厚度为5-55nm。步骤S5，沉积的SiNX减反射层的厚度为30-95nm，折射率在1.9-2.3。步骤S6，SiO2和SiNX叠层钝化层，SiO2层折射率为2.4-2.7，厚度为2-10mm，SiNX层折射率为1.9-2.4，厚度为70-85nm。步骤S7，激光开槽图形为线阵列或点阵列，线阵列的刻蚀宽度为10-70μm，间距为0.05-2.5mm，点阵列的点直径为10-70μm，间距为0.1-3mm。本专利技术通过纳米微结构的优化以及后道工序匹配，解决了减反效果与其带来的表面钝化问题之间的矛盾，开发出一种适合产业化的稳定工艺流程，有利于控制成本、提高净收益。除上述实施例外，本专利技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本专利技术要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用的衬底为N型掺镓硅基材，对硅片进行表面清洗和湿法制绒；S2、利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P‑N结；S3、在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；S4、在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al2O3层，实现黑硅的上表面钝化；S5、在Al2O3层上使用PECVD沉积法沉积SiNx减反射层；S6、在硅片的背面使用PECVD沉积法沉积SiO2和SiNx叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；S7、在硅片背面钝化层上进行激光开槽；S8、丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；S9、高温烧结，形成黑硅太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用的衬底为N型掺镓硅基材，对硅片进行表面清洗和湿法制绒；S2、利用硼源，对硅片进行高温掺杂，制作P-N结；S3、在酸溶液、碱溶液中去除硅片表面的硅硼玻璃，以及蚀刻去边；S4、在硅片正面使用ALD沉积法沉积Al2O3层，实现黑硅的上表面钝化；S5、在Al2O3层上使用PECVD沉积法沉积SiNx减反射层；S6、在硅片的背面使用PECVD沉积法沉积SiO2和SiNx叠层钝化层，实现黑硅的背表面钝化；S7、在硅片背面钝化层上进行激光开槽；S8、丝网印刷导电Ag浆和Al浆，制作金属电极；S9、高温烧结，形成黑硅太阳能电池。2.根据权利要求1所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，其特征在于：所述步骤S1，采用N型单晶硅片作为基底，电阻率控制在1-5ohmcm，制绒技术采用现有的金属离子催化刻蚀技术。3.根据权利要求1所述的一种低成本黑硅太阳能电池制作方法，其特征在于：所述步骤S2，采用液态硼源为扩散源，温度为890-950℃，扩散时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬敬，马建峰，葛祖荣，
申请(专利权)人：浙江昱辉阳光能源江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32